姚国章：工业4.0的机遇与中国制造的未来（南京拉萨路小学 告）

姚国章教授现场演讲视频

现场照片

各位尊敬的老师和亲爱的同学们，大家上午好！

我特别激动和高兴，今天有这个机会和亲爱的同学们在一起，我突然感觉自己年轻了很多。各位同学可能意识不到你们应该是在全中国1500万的同龄人当中最幸福和最快乐的，也是最有条件接触科技前沿的孩子们，你们真的很了不起。我今天和大家一起分享的题目是《工业4.0的机遇和中国制造的未来》，我给大家主要介绍这几个方面的内容：第一是工业4.0的来龙去脉，第二是中国制造业面临挑战，第三是数字工厂与智能制造，第四是工业4.0及相关案例，第五是面向未来的祝福寄语。

工业4.0的来龙去脉

制造业的演进

我们先来看看工业4.0怎么回事，首先是制造业的演进，制造业是一个国家经济的主体，没有制造什么都没有，它是立国之本、兴国之器和强国之基，是一个国家综合实力的体现。制造业兴，则国家兴；制造业衰，则国家衰。我们看到过去的制造业是手工作坊、人工作业，其在不断地演进，且随着技术进步不断地发展。

这是我们看到的一些传统制造业的工厂和机器人刀削面，随着技术的进步，制造业不断用技术代替人工。从过去人力为主，然后到了人如机器，机器换人，再到人力逐渐的退出这样一个阶段，我们可以看到各种应用的场景，而数字技术是整个制造业演进的一个重要的推动力。

工业4.0的由来

工业1.0主要是由蒸汽机来代替人力，可以说是实现了机械化的一个阶段，是英国最先开始的；到了工业2.0就是有了电和电机，进入到电气化的时代，那个时候大规模的生产，生产装备和组织结构都发生了革命性的变化；工业3.0是因为有了计算机和各种通信 IT的设备，实现了自动化生产作业。

工业4.0的概念主要是由德国提出的，我们知道德国是全球制造业的强国，汽车、机械制造、化工医药和电子电气是德国传统四大支柱产业，但是德国同样也有一些转型升级的需求。

这是德国耀眼的品牌，比如像汽车，目前中国应该说比较高端的汽车：BBA——宝马、奔驰和奥迪都是德国的。像这些机械设备、化工制药、电子电气，比如像西门子和博世，大家都有所了解。

德国制造业面临着四大难题，分别为标准化、复杂系统管理、通信基础设施建设和 络安全保障等，在2011年的时候德国率先提出来他们要实现工业4.0，这是全球最先提出的工业4.0的概念，目的是在继续保持德国制造业发展的前提下，再次提升全球竞争力，所以工业4.0不是中国首先提出来的，而是德国先提出来的，其提出来要采取双重策略，主要是使德国成为智能制造技术的主要供应商，而它的驱动要素首先要满足客户个性化的需求、动态的业务和系统工程流程等，其次是德国的人口结构的变化，年轻人愿意从事制造业的数量也越来越小，此外德国要保持高福利和高盈利的能力并存。

当时工业4.0的发展任务是建设一个 络、研究两个主题、实现三项集成和八个优先领域，优先领域第一是标准化和参考架构的建设，第二是开发出管理复杂系统的工具和方法，第三是建立一套综合的工业宽带基础设施，第四是要确保信息安全和保障，第五是进行新的组织与工作设计，第六是推进终身学习，第七是要设计科学的监管框架，第八是有效提高资源的利用效率。

这是当时德国提的数字工厂、智能制造和三大集成，横向打通合作、纵向打通管理，而端到端要体现并行制造，其中一个就是机器和机器之间能够互联，所以概括起来说工业1.0就是机械化，蒸汽机的发明实现机械化；工业2.0为电气化；工业3.0自动化；到工业4.0就是智能化。在工业4.0阶段，各种新的智能化技术手段、人工智能大数据、互联 和云计算等综合地应用实现智能化，能够构建基于新一代信息技术的智能环境实现智能运作和管理，它的目标就是要实现大规模的定制。过去我们说大规模的生产在工业3.0里面就实现了，但是如果要定制生产的话，成本很高、销量很低而且交货很慢，所以工业4.0就是既要大规模的生产又要大规模的定制，以此能够达到多品种和个性化的目的。智能制造涵盖了生产的智能化、设备的智能化、能源管理的智能化和供应链管理的智能化。德国的电气与电子工业 工业4.0概念视频，各种机械装备之间能够智能化连接，并进行数据传输。

中国制造业面临的挑战

中国制造业的崛起

第二部分为中国制造业的崛起和中国制造业面临的挑战。这是姚老师在上大学时候拍的照片，大家可能没想到在当时这是全中国第一高楼。在我上大学的时候因为看这张照片而对南京有了特别向往，后来大学毕业来到南京，现在金陵饭店还是第一高楼吗？不是了对吧，在南京算不上。

同学们知道这个楼是什么楼吗？金陵饭店——非常棒！

南京40多年时代的变化，经历了改革开放的沧桑巨变，使其成为了美丽古都和创新名城。

南京的巨变

衡量国家竞争力的一个指标就是进入世界500强企业数量。

1989年的时候，中国只有1家企业进入世界500强；到了2021年的时候 143家进入世界500强，是全球最多的，这就是30来年的变化，天翻地覆。

我想1989年差不多是同学们的爸爸妈妈出生的时候，当时中国经济还非常弱，但是现在已经完全不一样了。在2000年,中国经济总量只有日本的1/4；在2005年达到日本1/2；到了2015年不断地提升；在2020年时是日本的3倍；到了2021年是日本的3.6倍。大家知道日本过去长期是排名世界第二的经济强国，但是在2010年的时候被中国超过，现在跟中国的差距越来越大，中国超过日本，可以说这个大家有目共睹，包括我们刚才提的中国制造业发展非常快，到了2020年的时候中国制造业绝对占据全球第一，这是历史性的改变。

在2010年的时候，中国第一次超过美国成为全球第一大的世界制造强国，到了2020年的时候，中国制造业的产值是4.83万亿美元，占到了全球30%，如果大家去过美国，就可以明显感觉到中国的东西在美国非常地受欢迎。中国的制造业怎么强大起来的？可以说，无数的中国工人就是这样一种工作状态，中国的强大很大程度上可以说就是无数中国的工人在贡献。

中国制造业面临的挑战

大家看到苹果公司拿走苹果手机利的58.5%，中国相关的生产厂商一台苹果手机利润可能只有一两百块钱，甚至还更少。

数字工厂与智能制造

什么是数字工厂

数字工厂和智能制造是工业4.0的核心的内容，什么叫数字工厂？从产品研发、订单处理，到生产调度、数据采集，通过多个信息系统的无缝集成实现闭环；通过数字技术的应用，实现高效率和高质量，能够达成好的效果，数字工厂的前提是实现人、工厂、设备和产品的互联。

这是西门子的安贝格工厂，也是全球目前最先进的工厂，其可以实现24小时内交货，合格率达到99.9985%，管理30亿个元器件。机械设备之间能够通信，实现智能化管理和智能通信等等，有了智能工厂之后要实现智能制造，智能制造系统由智能产品、智能生产及智能服务三大功能系统以及智能制造云和工业互联 两大支撑系统集合而成。大家看到的徐工集团就模拟了智能制造的一个过程，你们知道包汤圆是怎么包的？他们设备与设备之间有智能化的通信连接，能够不用人工的干预就能实现智能化，它运营体系包括全面的互联和数据的智能来实现智能制造这个过程。智能制造的目的是什么？可以概括为六个“更”和六个“自”——生态效率更高、资源消耗更少、产品品质更好、单件成本更低、市场响应更快和环境影响更小；自度量、自适应、自决策、自诊断、自维护和自学习。

这个是智能制造装备的一些产品和系统，包括我们熟悉的条形码、传感器、激光器、电子标签、激光扫描、光机器件和液压气动等等，各种系统能够运用到一起。

工业4.0及相关案例

无人驾驶汽车

我们来看一些具体的实例，比如无人驾驶汽车，大家听说过很多，但是还没见过，现在通用公司已经有无人驾驶汽车。同学们等到你们要考驾照的那个时候，汽车可能不需要人开了，也就是说可以无人驾驶。

这辆车出现在美国洛杉矶的街头，警方发现不对，然后追上去，叫车停下来、让司机打开门，发现里面没有司机，很奇怪，司机在哪里呢？后来发现这就是美国已经正式上路的无人驾驶小车，原来是通用Cruiseav开始正式上路试车了。

这是中国的无人驾驶的插秧机。

同学们，你们见过这样的农机吗？年轻人很少有人愿意去开这样的农机，所以必须要无人驾驶，这个在我们南京和江苏常州就有这样的工厂生产无人驾驶的插秧机。

这是无人驾驶的售货车和无人驾驶矿车。司机开矿车，非常辛苦,所以招不到司机来开运矿车，现在用无人驾驶车，这是内蒙古的鄂尔多斯稀土矿24小时无人驾驶。

3D打印机

我想我们同学们经常听说3D打印，3D打印机操作很简单，可以把树脂高温融化后打印出一个实物。这个打印机1000块钱就可以买到，大家可以实践一下，然后你把要打印的东西设计好之后,就可以输出了。这个说的是3D打印心脏，听起来有点天方夜谭，但现在的一些设想，将来也有可能会变为现实。

元宇宙和数字虚拟人

元宇宙和数字虚拟人，大家都听得很多，这是播音女主播，像看到真人一样；同样的这是黄仁勋，我们看到是黄仁勋本人在发布，但是实际上有十几秒钟是虚拟的。大家看到的这位邓丽君阿姨1995年已经离开我们了，她曾经是一位非常著名的歌星，我们看到她又“复活”了。这是元宇宙看房，这时房子还没造出来，但是我们可以通过虚拟影像看到什么样子，让你徜徉其中体验一下这个建筑的真实效果，将来物理世界和数字世界之间能够高度融合，让大家能够感受到数字技术的无限魅力；这是城市管理当中的元宇宙的应用，我们看到城市的各种建筑和各种城市状况能够通过这种方式表现出来。

机器人厨房

我想我们很多人不愿意做饭和做菜，这个大一点的快餐公司就这样做的，以后开餐馆就不一定需要厨师了，这样不需要厨师的厨房就可以实现了。

智能制造

智能制造大家听得很多，真正的智能制造是这样一个场景，比如像全球著名的中国的三一重工就是世界智能制造的产业，过去都要人工来完成的，而且需要很高的经验，现在效率大大提升，工人数量也大幅度减少。这个是富士康的熄灯工厂，富士康是苹果的主要代工厂，灯都没开，但工厂在忙着生产；这是大疆无人机生产工厂的生产线，这是德国宝马汽车的工业4.0，我们看到在工厂里面基本上没有工人，各种制造设备之间实现自动化的作业；这是国内的非常著名的高科技企业——宁德时代电池的生产线；这个是特斯拉上海工厂，我们知道特斯拉在中国非常受欢迎，整个上海工厂运营过程当中创造了很多的奇迹，短短的两三年时间，特斯拉在上海从无到有、快速地发展起来；这是小米的智能制造。

面向未来的祝福寄语

未来需要想象，未来需要去实现，未来更需要我们去行动。最后，我想跟大家提几点祝福和寄语。

数字时代如何来驾驭未来

人工智能的一些技术将来可以改变很多行业，包括老师，今天出生的孩子将来会去干什么工作？同学们我想这个问题可能大家还没有考虑过，但可以问问你们爸爸妈妈25年之前，他们能想象到今天这个样子吗？今天一半以上的工作当时还不存在，比如像电商、外卖和快递等等25年以前是几乎都还没有，所以这个变化非常大，我们要能够未雨绸缪和勇于归零。数字化浪潮浩浩荡荡，顺之则昌，逆之则亡。技术革命面前没有谁能够独善其身、幸免于难，我们要有这样一种意识，很多的产品和技术可能同学们都没见过，有一些淘汰了，比如像固定电话机。同学们现在可能基本上不带现金了 ，即使有也很难用掉，还有各种产品。这是我写的一篇文章，提出要以不断增长的智慧拥抱未来，智慧是不可取代的，智慧伴随终生、智慧焕发活力、智慧代代相传。智慧是什么？智慧既包括知识，知识在学校里面学习、跟老师学、在课堂上学，也要去跟家长学和自己自，也包括学识、见识和胆识，这些都非常重要，还有要保持好好奇心和想象力，同时还要有思考力。

数据和知识正取代土地和石油成为数字时代最为宝贵资源。数字技术是第四次产业革命的关键技术，是关系到数字经济发展大局的重要因素，影响正在产生，格局正在形成，未来正在到来。前途是光明的，道路是曲折的！我们要拥抱变革，直面挑战，努力成为数字时代的弄潮儿。越努力越幸运，越自律越自由，大家要能够努力和自律。

我们看到身边的一些美团小哥，大家看到他们几乎每天都在为我们服务，但是大家可能没有注意到今年以来疫情的变化，疫情带来的挑战,很多原来的工作岗位丢掉了，然后他们被迫改行。

因为飞机上不了天了，所以他送外卖，大概22岁正是上大学的年纪，但他做外卖，一天吃一顿饭，但非常地投入。

学习前辈砥砺前行

把握更好的未来，我们要学习前辈砥砺前行，同学们的征途也是星辰大海。如果前面需要有人拉，后面需要有人推 ，那会怎么样？离末日不远了。我们每一个同学一定要有自驱力，我们的努力、我们的奋斗不是为家长也不是为老师，而是为了我们自己，改变认知、踏实行动、持之以恒、成就自我；道阻且长、行则将至、行而不辍、未来可期。

我送给大家4句话：做最喜欢的自己、让别人喜欢你、与喜欢的人在一起、把喜欢的事做到底，我想我们每个同学将来都会把自己喜欢的事情做好。许人生以敦厚、许时代以使命、许社会以责任、许他人以情怀，以燃烧的激情成就最好的我们。

南京也是一个非常让人向往和羡慕的一个城市，我们又处在南京最好的小学，我非常羡慕你们的，你们一定不要辜负自己、家长和老师对你们的期望。我想最后祝愿各位亲爱的同学能够开辟新世界和新天地、激发数字技术新活力、抢抓数字发展新机遇、谱写数字革命新篇章，努力成为驾驭数字时代的领跑者。我想我们今天的讨论让大家能够更好地了解当前，更好地去创造未来。最后我也特别感谢南京青少年科技教育 的叶峰秘书长给我这个机会，让大家能够彼此更好地交流。

谢谢大